光子晶体传感器——开题报告

1.研究的背景和意义

1.1光子晶体的发展背景及意义

微波波段的逞隙常称为电磁带隙（ElectromagneticBand-Gap,简称为EBG），光子晶体的引入为微波领域提供了新的研究方向。光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等方面均具有广阔的应用前景。国外在这一方面的研究已经取得了很多成果，而国内的研究才刚刚起步，所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。光子晶体是指具有光子带隙（Photonic Band-Gap,简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG结构。所谓的光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，即这种结构本身存在“禁带”。这一概念最初是在光学领域提出的，现在它的研究范围已扩展到微波与声波波段。由于这种结构的周期尺寸与“禁带”的中心频率对应的波长可比拟，所以这种结构在微波波段比在光波波段更容易实现。微波波段的逞隙常称为电磁带隙（Electromagnetic Band-Gap,简称为EBG），光子晶体的引入为微波领域提供了新的研究方向。光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等方面均具有广阔的应用前景。国外在这一方面的研究已经取得了很多成果，而国内的研究才刚刚起步，所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。

1.2光子晶体传感器的优点

光子晶体传感器是利用光子晶体的特性做城的传感器。光传感器由于具有不受电磁干扰、灵敏度高等优点，已引起人们的广泛兴趣。新型光学微传感器能够准确测定周围介质的物理、化学、生物性质，它的设计对于实际应用和科学研究具有重要意义。

2.国内外研究的现状：

3.拟采取的解决方案；

与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。因而光子带隙的变化可以从光的频率的变化上反映出来，从而反映出外界环境的变化。

4.预期得到的结果、

我们希望通过一系列的调查研究探索，能够选择合适的材料，通过软件和合适的算法来分析出材料的光子晶体带隙结构及其受到外界环境影响时的变化规律，根据此规律提出一种理论上可行的光子晶体传感器的方案。并通过软件仿真等手段，验证此方案的准确性。5.课题进度计划

三月份：确立研究方向，根据以前所搜集的资料，研究内容，目标方法，步骤和进度做出开题报告。

四月份：分析材料结构，根据调查、分析所得的数据作出以后研究、设计的流程图。

五月份：设计传感器的功能和实现方法，绘制功能结构图及功能流程图。

六月份：程序设计：根据设计规范设计程序流程图，根据程序流程图编写和调试每个功能模块的详细程序。

七月份:测试程序，并进行模拟仿真，观测软件输出于实际情况的差别。

八月份：整理完成程序设计说明书，完善所有设计图纸及程序，准备答辩。

九月份：答辩

6.参考文献

【1】一维光子晶体光开关的研究谢东华

【2】基于迈克耳孙干涉仪的二维光子晶体传感器王宇飞

【3】Matlab编程（第二版）Stephen J.chapman 科学出版社

【4】光子晶体光纤传感器的研究进展苏红新，王坤，崔建华，郭庆林

【5】可调光子晶体研究进展王东栋! ! 王永生&! ! 张希清! ! 何志群

【6】光子晶体的发展历程与前景张明理李永安贺毅

【7】用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构王辉李永平

【8】一维液晶缺陷光子晶体温度传感器的研究钱祥忠

【9】光子晶体压力传感器研究袁纵横

【10】光子晶体带隙特性研究毕霜杨勇毕伟